生物活性肽的种类、制备方法及其生理功能的研究进展

郑　锐，郑云峰，高　潮



生物活性肽的种类、制备方法及其生理功能的研究进展

郑锐*，郑云峰，高潮

（上海邦成生物工程有限公司，上海 金山201500）

摘要：生物活性肽因其在动物体内发挥特殊的功能而引起了人们的广泛关注，如抗菌肽。本文就生物活性肽的种类、制备方法和生理功能作一综述。

关键词：生物活性肽；种类；制备方法；生理功能

过去人们一直认为机体对蛋白质是以氨基酸形式吸收的，目前研究表明肽能够以小肽整体形式被机体吸收，并发挥重要的生理功能。Kitts与Weiler［1］将生物活性肽定义为：主要是来自于动植物和微生物体、具有生物活性作用的肽链片段，对机体的功能及状态具有积极作用并可能最终影响机体健康的特殊蛋白质片段。这些活性肽小到只有2个氨基酸的二肽，也可以大到复杂的长链或环状多肽。

蛋白经降解得到的多肽，其加工特性如溶解性、乳化性、持水性等均有明显提高，尤其是某些小分子肽还具有吸收快、耗能低、吸收率高等营养生理优势。国外很多学者的研究表明，食物蛋白多肽在治疗人类疾病方面呈现很多生物功能，如抑菌性、降血压（ACE抑制）、免疫调节活性、抗氧化、抗血栓、降低胆固醇含量，提高矿物质吸收或矿物质利用率等活性。

1　生物活性肽的种类

生物活性肽分布广泛，多来源于动植物体：动物来源像牛奶、鸡蛋、肉和鱼类，植物蛋白来源有大豆、小麦等等；也有一些来源于海洋生物和微生物。很多来源于动植物体内具有相关潜在生物活性的多肽已经被发现，如ACE抑制肽、抗氧化肽、抗血栓肽、免疫调节活性肽等，具体见表1［19］。

生物活性肽按其分泌部位可分为内源性（即人机体内存在的天然生物活性肽）和外源性（包括存在于动、植物和微生物体内的天然生物活性肽和蛋白质降解后产生的生物活性肽成分）生物活性肽。按其功能可分为生理活性肽（抗菌肽、神经活性肽、激素调节肽、酶调节剂和抑制剂、矿物元素结合肽、免疫活性肽等）；抗氧化肽、调味肽（酸味肽、甜味肽、咸味肽、增强风味的肽）、营养肽（大豆肽、卵白肽、豌豆肽，矿物元素吸收促进肽，高F值寡肽）。

2　生物活性肽的制备方法

通常生物活性肽的制备有三种途径：①通过提取从生物体内分离天然活性肽类；②通过蛋白质降解获得具有生理功能的活性肽；③利用合成法制备生物活性肽。目前，生物活性肽可由蛋白经化学法、酶法水解和微生物发酵等方法制得。

2.1化学法

化学法是以酸或碱裂解蛋白的肽键，从而制备活性肽。Folawiyo等［2］利用盐酸水解菜籽清蛋白，改变了蛋白的二级结构，增加了蛋白质表面的疏水性。由于反应的环境条件极端，化学法生产的肽不利于其活性的保持，且普通的酸解或碱解的位点难以确定与控制，使得水解产物复杂和重现性不好，故这种方法在实验室和实际生产中都很少用到。

2.2酶法水解

酶法水解是用蛋白酶，将蛋白酶解为小分子活性肽。酶法水解的条件相对温和，对蛋白质营养价值破坏小，生成的多肽具有极强的生物活性及活性的多样性，而且酶法能选择性的水解一些肽键，酶解条件易于控制。根据多年来利用酶解法制备豆粕饲料的实际生产情况可知酶解法存在的限制因素也很多，主要是用于酶解法的酶的种类少，这样就大大限制了豆粕饲料业的发展；另外，由于用于水解反应的蛋白酶的种类少，这样就不能很好地降解大豆蛋白，使制取的大豆肽苦味不能根本脱除，从而影响饲料口感，进行动物饲养时导致被饲养动物摄食量大大降低。为了克服单一酶解物所出现的苦味现象，常采用双酶或多酶水解的方式，从而造成了蛋白酶使用量大，增加活性肽的制备成本。

曹亚兰［3］以大豆分离蛋白为原料，用ORAC法对三种商业蛋白酶（Alcalase、Neutrase、Pepsin）的酶解产物进行抗氧化活性评价。结果表明：在各自适宜酶解条件下，各酶解产物ORAC值大小顺序 为：Alcalase >Neutrase>Pepsin。Alcalase 酶解产物ORAC 最高值可达1910.48 μmol Trolox equivalent/g Peptide（Trolox 当量），1611.91mg Glutathione equivalent/g Peptide（谷胱甘肽当量），说明该条件下制备的大豆肽具有强抗氧化活性。利用ORAC法测定大豆肽的抗氧化活性结果与DPPH法测定的结果具有显著的相关性。薛照辉等［4］利用碱性蛋白酶和复合风味酶水解菜籽清蛋白制得粗品菜籽肽（RSP-R），经SephadexG-25凝胶层析柱分离纯化，得到分子量依次降低的3个级分。

2.3微生物发酵法

由于酶制剂价格昂贵，且酶法制备肽时往往会产生一些苦味肽，目前研究者们将目光放在微生物发酵制备多肽上。微生物产生胞外酶，可以有序降解大分子蛋白质，产生各种短链肽，而且微生物发酵过程产生的各种酶还可能会使发酵原料中的少量脂肪和腥味物质分解，产生乳酸、乙酸和小分子脂肪酸等各种有机酸，进而使产品具有天然乳香味或特有的发酵香味。微生物发酵过程中可能产生各种维生素、氨基酸及某些生理活性因子，可以使多肽产物的营养价值和保健功能得到提高。发酵法制备多肽的研究主要集中在发酵菌种与发酵原料的筛选这两个方面，以及发酵工艺的探索与多肽活性的开发。其中发酵菌种方面，多采用蛋白酶活力较强的细菌、霉菌和可脱除腥味的酵母菌。王丹丹等［5］从纳豆、酒曲、醋曲和海鱼胃肠道中分离筛选出7株具有较高酶活力和产乳酸能力的菌株，分别为2株细菌、1株霉菌、2株酵母和2株乳酸菌。

发酵原料分为植物蛋白原料与动物蛋白原料，植物蛋白原料多是大豆蛋白或大豆豆粕。余勃［6］利用B. subtilis SHZ发酵豆粕，发酵过程中大量分泌的胞外蛋白酶和羧肽酶将原料中的大豆蛋白水解并脱除苦味根源的肽链末端疏水性氨基酸，发酵效率高（36 h水解度达25 %），多肽品质好（主要为300 Da～1 000 Da多肽）。

动物蛋白质原料方面主要集中在水产品生产过程中产生的下脚料上，如鱼皮、鱼骨、鱼鳞等。马丽杰［7］采用不同的微生物菌株及不同的菌株组合对鳕鱼皮进行发酵，以水解度和发酵液的感官评定值为指标，筛选出最适的菌种组合。结果表明，JFTQ1（细菌）+JQJM2（酵母菌）对鳕鱼皮的水解度较高，达到42.64 %，且感官评定表明发酵液基本无腥味。

3　生物活性肽的生理功能

3.1生理活性肽——提高机体免疫力、替代部分抗生素

在饲料中添加抗生素可以预防疾病和感染的发生，但随之而来的环境污染、抗药性以及残留等问题也引起了人们的焦虑。

近年来研究发现，生物活性肽既有抗菌活性又有抗病毒活性，还可促进肠道内有益菌生长，提高消化吸收功能。人们先后在多种动物、植物和微生物中发现不同种类的抗菌肽，这些抗菌肽在结构上有很多相似的地方，功能上能抑制革兰阳性细菌、革兰阴性细菌、霉菌、原虫、病毒及肿瘤的生长［8-10］。孙占田等［11］采用饲料肽部分取代血浆蛋白粉饲喂断奶仔猪，结果表明添加饲料肽可增加仔猪盲肠中的乳酸杆菌等有益菌群的数量，降低仔猪盲肠中大肠杆菌和沙氏门菌数量。抗菌肽通过物理作用造成细胞膜穿孔而达到广谱抗菌的效果，一般没有特殊的受体，所以抗菌肽的使用不容易使细菌产生抗性和交叉抗性。

3.2抗氧化肽——抗氧化功能，作为天然防腐剂，提高饲料品质

某些肽具有清除自由基、减少脂肪过氧化氢含量、螯合金属离子的作用，能降低自动氧化速率，因而在动物饲料中可作为天然抗氧化酸败的防腐剂。在目前消费者认识水平下，他们主张全部使用天然防腐剂而反对使用人工添加剂，故抗氧化肽将成为动物饲料和人类食品市场中具有重大意义的开发产品。

大豆蛋白源抗氧化肽、玉米蛋白源抗氧化肽、小麦蛋白源抗氧化肽、米糠蛋白源抗氧化肽、乳制品抗氧化肽、海洋生物类抗氧化肽（虾、鲭、鱿鱼、扇贝等）被陆续制备出来［12］。

一些乳蛋白中的抗氧化物质通过抑制脂肪过氧化酶降低脂质过氧化反应，已鉴定出的多肽均含有α-酪蛋白的氨基酸序列［13］。有研究表明在His-His二肽的N端添加亮氨酸或脯氨酸残基可以提高其抗氧化性，并且和非肽类物质（BHT、BHA）具有协同抗氧化作用［1］。鲢鱼肽具有一定的抗氧化活性，能够作为一种抗氧化剂加入到油脂中，提高鲢鱼肽的利用价值［14］。

3.3调味肽——改善饲料风味，提高饲料适口性

生物活性肽可以改善饲料风味，提高饲料适口性，不同氨基酸序列的肽能够增进酸、甜、苦、咸四种味觉（表2［15］）。因此可以有选择地向饲料中添加活性肽，以产生所需的风味。研究发现，大豆蛋白酶解物中存在多种食品感官肽。例如，天冬酰苯丙氨酸甲酯是一种二肽，也是一种强烈的甜味剂；鸟氨酸-B-丙氨酸是一种碱性二肽，也是一种强烈的苦味肽。另外，包括Gly-Leu、Pro-Glu和Val-Glu等在内的缓冲肽是一类风味增强肽，可以利用它们的缓冲作用增强风味。

菜籽蛋白可作为酪蛋白的替代品添加到香肠中，提高香肠的风味，并具有独特的香气［16］。Guo等［17］发现，在酶水解菜籽蛋白过程中产生了一种类似肉的调味物质，而pH及温度会影响这种物质的产生，在较低pH条件下，这种物质产生香气；在低温下类似熟肉，在高温下类似烤肉的味道；在160 ℃、pH 4.0 条件下得到一种风味极好的物质；180 ℃、pH 8.0条件下产生了一种臭味物质。

含有谷氨酸的肽可赋予蛋白水解物以良好的味觉特性。尽管在蛋白水解时都有一部分谷氨酸释放出来，但这显然要取决于水解方法和基质蛋白中所存在的谷氨酸残基的实际含量。所以选择含有高粱谷氨酸残基作为基质（如表3［16］所示）是很有意义的。

3.4营养肽——提供营养作用

氨基酸对动物机体的正常发育具有不可替代的作用，与游离氨基酸相比，小肽转运系统具有速度快、耗能低、不易饱和等特点。此外，生物活性肽具有以下作用：①寡肽能迅速吸收，刺激胰岛素的分泌，将血液中的葡萄糖迅速转移到肝脏，参与肽链的延长，促进蛋白质的合成和肠道氨基酸或肽的转运；②促进矿物质的吸收，酪蛋白磷酸肽能促进矿物质元素的吸收利用；③提高动物生产性能，生物活性肽具有满足动物的营养需求，促进机体生长的功能；④寡肽能促进有益微生物生长，从而达到促进生长的作用。

动物试验表明酪蛋白肽能够提高钙离子的溶解度，防止钙离子在小肠内生成磷酸钙沉淀，促进钙离子的吸收和利用［18］。某些小分子肽可以与Mg、Ca、Zn、Fe、Cu等离子形成螯合物，有利于机体吸收，提高生物利用率。张清丽［19］研究发现分子量小于3 kDa的酪蛋白活性肽具有更好的促进乳酸菌生长的活性；酪蛋白水解物中富含的亲水性氨基酸（组氨酸、赖氨酸、谷氨酸和丝氨酸）具有更好促生长作用，而含硫氨基酸（半胱氨酸、甲硫氨酸）的水解物对促生长活性没有明显的影响。丁人均［20］考察了乳猪料中生物豆粕替代鱼粉对断奶仔猪生产性能的影响，结果表明生物豆粕适口性较好，有提高采食量的趋势。

4　结语

生物活性肽资源十分丰富，来源广泛，种类繁多，且生物功能各异。其独特的营养作用、生理作用、增强风味和抗氧化作用，使其成为一类极具潜力的功能性饲料添加剂。选择性地添加生物活性肽，可以使饲料产品具备某种保健功能。专家们预计：活性肽是极具潜力的一类功能性饲料添加剂，它将为有效利用蛋白质和节约蛋白质资源开辟新的途径，也是医药食品行列的一种新原料、新材料，活性肽将以其独特的营养功能和生理特性成为21世纪的宠儿。化学组合肽库和基因组合肽库的建立将使人们对肽认识不断深入，各种活性肽的生产及应用前景越来越广阔，市场潜力会越来越大，它必将为人类的健康事业和动物生产做出越来越大的贡献。

目前生物活性肽已广泛应用于农业、医药、食品等诸多领域，正在形成具有广阔市场前景的新型生物产业，其中大豆肽、小麦肽等多种生物活性肽已经得以开发利用，并商品化应用于畜禽养殖。但对生物活性肽的吸收、转运、代谢机理和生理意义还不十分清楚，今后应加强以下几方面研究：（1）制定合理功能评价体系和方法，对得到的肽片断进行功能分析；（2）加强生物活性肽构效关系的研究，建立构效关系数据库，提高其理论基础，指导实际生产；（3）生物活性肽功能食品、饲料添加剂的开发与应用研究等。

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中图分类号：SS816.4

文献标识码：A

文章编号：1001-0769（2016）06-0102-06

收稿日期：2016-05-06.

*作者简介：郑锐（1988.3- ），女，硕士，主要从事豆粕酶解、发酵、小肽活性研究等方面；邮箱zhengrui0415@163.com。